《微波原理与技术》教学大纲一、说明1．本课程的任务在于研究微波技术的基本概念和基本分析方法。

初步认识一些微波网络和微波器件，经适当的数学分析求解，对所得结果给以物理解释，赋予物理意义。

通过课程的学习，希望激发起同学们对微波学科方向的学习兴趣和热情，使他们有信心也有能力逐步适应这一领域的发展需要。

2．微波通信技术的发展日新月异，不可能在课堂上灌输全部知识。

故在讲解本课程时，不必逐章逐节地依次讲解课本。

在符合教学大纲的前提下，完全可以在内容的取舍、讲解的次序以及阐明问题的方法上，采用不同的做法。

最好多留一部分内容让学生自学，以培养学生的独立自学能力。

同时指导学生多读一些参考书，以便开阔思路，学得更活。

3．学习本课程，应有一定的数学基础和电磁场分析基础。

本课程涉及的前序学科内容主要包括：高等数学、线性代数、复变函数、信号与线性系统与电磁场等等。

在讲解这门课程时，将直接引用有关学科的结论。

在运用这些数学工具时，注重解决工程问题，加强物理概念的解释。

本课程与电磁场分析基础联系比较密切。

二、讲授大纲第一章：绪论内容简介: 本章扼要的介绍了什么微波，微波的特点及其主要应用。

教学要求：在学完本章之后，应当对微波的频谱范围及其特点有比较清楚的认识，对本门课程所要研究的对象有一般的了解。

第一节：通信的需求和电磁波波谱的开括主要内容：简述什么是微波。

第二节：微波的特点主要内容：简述微波不同于其他传送方式的九大特点。

第三节：微波的发展历史主要内容：简述微波技术发展的几大历程。

第四节：微波的应用主要内容：简述微波技术在各个领域的应用。

第一部分：微波技术的基本理论第二章：传输线的基本理论内容简介:本章将研究微波传输线的基本理论，即通过麦斯韦方程组对微波传输线的稳定正弦状态及其参数进行分析；并介绍一种简易的传输线分析方法（史密斯圆图）。

教学要求：熟练掌握通过史密斯圆图分析法，并熟悉各类传输线参数的分析方法。

第一节：麦克斯韦方程的横电磁波形式主要内容：讲述电磁波沿柱状导体系统传播的电磁波形式。

第二节：传输线方程主要内容：传输线方程及其分布参数简介。

第三节：均匀传输线的稳态正弦波主要内容：正弦波在均匀传输线上传输时各传输参量表达式的推导。

第四节：入射波，反射波，反射系数主要内容：入射波，反射波，反射系数表达式的推导。

第五节：传输线方程的双曲函数型式及传输线的等值网络主要内容：讲述传输线方程解的形式及其等值网络。

第六节：输入阻抗，开路线，短路线，驻波比主要内容：推导开路、短路时，传输线的输入阻抗及驻波比。

第七节：传输线的圆图，反射系数圆图，阻抗圆图及导纳圆图主要内容：讲述反射系数圆图，阻抗圆图及导纳圆图的推导过程和所代表的物理意义。

第八节：史密斯圆图及其应用主要内容：讲述史密斯圆图的组成结构及其应用举例。

第九节：传输线的阻抗匹配主要内容：讲述三种不同类型的传输线阻抗匹配形式。

第十节：对称微带线主要内容：讲述对称微带线的特征及其参量表达式第十一节：微带线主要内容：讲述微带线的特征及其参量表达式第十二节：耦合带状线主要内容：讲述耦合带状线的特征及其参量表达式习题：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社P410—P415第三章：波导与谐振腔内容简介:本章将讲述各类波导与谐振腔的电磁波传输方程的分析方法及其主模形式。

教学要求：熟练掌握各类波导及谐振腔内所传输的电磁波的场分量表达式及其所代表的物理含义，并能够通过场分量表达式推导出该波导的主模形式。

第一节：矩形波导主要内容：讲述矩形波导内TE、TM、TEM波传输方程的一般表达式。

第二节：矩形波导中的主模TE10 模主要内容：讲述矩形波导主模TE10 模的传输方程及基本参量。

第三节：圆波导主要内容：讲述圆波导的传输方程及主模形式。

第四节：同轴线主要内容：讲述同轴线的传输方程及主模形式。

第五节：圆柱形介质波导与光纤主要内容：讲述圆柱形介质波导与光纤的传输方程及主模形式。

第六节：金属空腔谐振器主要内容：讲述金属空腔谐振器的传输方程及主模形式。

第七节：同轴线谐振腔主要内容：讲述同轴线谐振腔的传输方程及主模形式。

第八节：介质谐振腔主要内容：讲述介质谐振腔的传输方程及主模形式。

习题：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社P415—P416第四章：微波网络基础内容简介：本章讨论用集中参数的元件组合来等效微波系统的研究方法。

教学要求：熟练掌握微波网络的等效电路分析法及根据微波电路相关条件求等效电路散射矩阵的方法。

第一节：引言主要内容：本章研究方法简介第二节：均匀波导管的等效电路主要内容：应用电压、电流波沿分布参数电路的传播来等效电磁波沿矩形波导管的传播。

第三节：单端口网络主要内容：应用集中参数的单端口网络来等效微波系统，并推广至多端口网络。

第四节：微波网络的广义克希荷夫定律主要内容：微波网络的广义克希荷夫定律的讨论。

第五节：散射矩阵主要内容：引入散射矩阵并证明其两大重要性质。

第六节：双端口网络主要内容：双端口网络的讨论及其应用举例。

第七节：双口网络散射参数的实验测定，双口网络的外特性参数主要内容：双口网络散射参数及其外特性参数的确定。

第八节：微波网络的信号流图主要内容：微波网络散射参量的信号流图分析法第九节：波导中简单不均匀性的等效电路主要内容：应用定性的近似分析法，导出波导中一些简单不连续性的等效电路。

习题：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社P416—P421第二部分：微波无源电路与器件第五章：微波滤波器与阻抗变换器内容简介：本章主要介绍各类微波滤波器与阻抗变换器的设计方法。

教学要求：熟练掌握各类微波滤波器与阻抗变换器的设计方法并能进行简单的应用设计。

第一节：概述主要内容：本章内容简介。

第二节：滤波器的插入衰减综合法主要内容：通过插入衰减综合法设计微波滤波器。

第三节：低通型滤波器的梯形网络综合法主要内容：通过梯形网络综合法决定低通原型滤波器的元件值和电路形式。

第四节：微波低通滤波器设计法主要内容：介绍由低通原型滤波器出发，设计微波低通滤波器的方法并举例说明。

第五节：微波高通与带通滤波器设计法主要内容：介绍微波高通与带通滤波器的设计方法。

第六节：倒置变换器与变形原型滤波器主要内容：介绍倒置变换器与变形原型滤波器的设计方法。

第七节：平行耦合线带通滤波器主要内容：介绍平行耦合线带通滤波器的设计方法。

第八节：四分之一波长阶梯阻抗变换器的综合设计主要内容：多节四分之一波长阻抗变换器设计方法简介。

习题：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社P421—P422第六章：微波多端网络与器件内容简介：本章介绍了微波三端口网络、四端口网络、定向耦合器、功率分配器及铁氧体器件，对这些微波网络与器件的功能及散射矩阵参数进行了一些讨论。

教学要求：要求掌握各元器件的分析方法，并能够推导出一些器件的散射矩阵参数。

第一节：三端口网络，环形器主要内容：证明三端口网络两大重要性质，并介绍特殊三端口网络——三端环形器。

第二节：E-T接头及H-T接头主要内容：推导E-T接头及H-T接头散射矩阵的表达式。

第三节：四端口网络，魔T主要内容：推导四端口网络及魔T散射矩阵的表达式。

第四节：混合环主要内容：推导混合环散射矩阵的表达式。

第五节：定向耦合器主要内容：推导定向耦合器散射矩阵的表达式。

第六节：波导小孔定向耦合器主要内容：波导小孔定向耦合器的耦合度、隔离度及方向性等参数的分析。

第七节：平行耦合传输线定向耦合器主要内容：推导平行耦合传输线定向耦合器散射矩阵的表达式。

第八节：微波功率分配器与功率合成器主要内容：微波功率分配器与功率合成器工作情况分析。

第九节：微波铁氧体主要内容：微波铁氧体特性简介。

第十节：微波铁氧体器件主要内容：微波铁氧体器件简介。

习题：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社P422—P425第三部分：微波有源器件第七章：微波电真空器件内容简介：速调管、行波管、磁控管、反波管振荡器、回旋管及自由电子激光管的结构和工作原理简介。

教学要求：掌握各微波电真空器件的结构及工作原理。

第一节：引言主要内容：本章简介。

第二节：双腔速调管主要内容：分析双腔速调管的工作原理。

第三节：多腔速调管主要内容：分析多腔速调管的工作原理。

第四节：反射速调管主要内容：分析反射速调管的工作原理。

第五节：行波管主要内容：行波管结构及工作原理简介。

第六节：慢波结构主要内容：行波管中慢波结构的分析。

第七节：行波管的小信号理论主要内容：采用空间电荷波法对行波管进行定量分析。

第八节：磁控管主要内容：磁控管结构及工作原理简介。

第九节：返波管振荡器主要内容：返波管振荡器结构及工作原理简介。

第十节：回旋管主要内容：回旋管结构及工作原理简介。

第十一节：自由电子激光器主要内容：自由电子激光器结构及工作原理简介。

习题：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社P425—P426第八章：微波半导体器件与电路内容简介:本章简介了肖特基表面势垒二极管、微波混频器、转移电子振荡器与放大器、变容二极管与参量放大器、微波晶体管放大器和PIN二极管的结构及工作原理，并简介了微波集中元件电路与单片集成电路。

教学要求：要求对上述的微波半导体器件有所了解，并对微波集中元件电路与单片集成电路有所了解。

第一节：引言主要内容：本章简介。

第二节：肖特基表面势垒二极管主要内容：肖特基表面势垒二极管结构及工作原理简介。

第三节：微波混频器主要内容：微波混频器结构及工作原理简介。

第四节：转移电子振荡器与放大器主要内容：转移电子振荡器与放大器结构及工作原理简介。

第五节：变容二极管与参量放大器主要内容：变容二极管与参量放大器结构及工作原理简介。

第六节：微波晶体管放大器主要内容：微波晶体管放大器结构及工作原理简介。

第七节：PIN二极管及其应用主要内容：PIN二极管结构及工作原理简介。

第八节：微波集总元件电路与微波单片集成电路主要内容：微波集总元件电路与微波单片集成电路简介。

三、讲授教材及参考书目讲授教材：李大年《微波原理与技术》北京师范大学出版社参考书目：※R.E.Collin,Field Theory of Guided Waves,McGraw-Hill.※吴明英毛秀英《微波技术》※黄宏嘉《微波原理》科学出版社※李嗣范《微波元件原理与设计》人民邮电出版社※吴万春《微波网络及其应用》国防工业出版社※廖承恩陈达章《微波技术基础》国防工业出版社※J.L.Altman, Microwave Circuits, D.V AN NOSTRAND CMOPANY, Inc.※小西良弘电磁波回路才一ム社四、教学学时分配。